中国农大Development解析关键转录基因

　　

生物通报道：来自中国农业大学，德国美因茨大学的研究人员发表了题为“The Dorsocross T-box transcription factors promote tissue morphogenesis in the Drosophila wing imaginal disc”的文章，阐明T-box转录因子Dorsocross（Doc）促进果蝇翅芽组织形貌发生的分子机制。相关成果公布在Development杂志上。

文章的通讯作者是中国农大农学与生物技术学院沈杰教授，以及德国美因茨大学Gert O. Pflugfelder，第一作者为沈杰教授课题组的硕士研究生隋莉媛，这项研究得到了中国农业大学“引进人才”启动基金和国家自然科学基金等资助。

果蝇三龄幼虫的翅芽通过形成一些形态沟从而划分成背板（notum）、铰链（hinge）和翅刃（blade）三个区域，然而这些形态沟的划分以及随后变态发育过程中翅芽细胞形貌变化的机制到目前为止还很少理解。

在这篇文章中，研究人员阐明T-box转录因子Dorsocross（Doc）促进果蝇翅芽组织形貌发生的分子机制。T-box家族基因的突变导致多种人类遗传综合征和癌症的发生，目前以模式动物果蝇为研究模型探索生物医学领域的机理是国际前沿热点之一。

研究人员发现Doc基因在幼虫翅芽上的分布受到Vestigial（Vg）和Homothorax（Hth）的限制，并且与Blade/Hinge沟（B/H沟）的形成和翅芽的折叠过程一致。Doc基因的表达诱导细胞缩短，顶端面积变大，并伴随着细胞骨架微管蛋白重组从而诱导形态沟的形成，并且促进预蛹期翅芽的对称折叠过程。

Doc基因通过激活下游的靶标基因MMP2促进细胞基底膜整合蛋白Integrin以及基底矩阵ECM的降解，从而引起细胞骨架微管蛋白重新分布，促进细胞形貌变化而导致特定的组织形貌。此过程是果蝇铰链（hinge）发育以及蛹期翅芽正常折叠所必须的。

这项研究从分子水平上的基因表达调控，到细胞水平上的细胞骨架形貌变化，再到组织水平上的器官构造的形成，阐述了一系列分子变化对最终的器官构造形成的贡献机制。

（生物通：万纹）

原文摘要：

The Dorsocross T-box transcription factors promote tissue morphogenesis in the Drosophila wing imaginal disc.

The Drosophila wing imaginal disc is subdivided into notum, hinge and blade territories during the third larval instar by formation of several deep apical folds. The molecular mechanisms of these subdivisions and the subsequent initiation of morphogenic processes during metamorphosis are poorly understood. Here, we demonstrate that the Dorsocross (Doc) T-box genes promote the progression of epithelial folds that not only separate the hinge and blade regions of the wing disc but also contribute to metamorphic development by changing cell shapes and bending the wing disc. We found that Doc expression was restricted by two inhibitors, Vestigial and Homothorax, leading to two narrow Doc stripes where the folds separating hinge and blade are forming. Doc mutant clones prevented the lateral extension and deepening of these folds at the larval stage and delayed wing disc bending in the early pupal stage.